Логин:
Пароль:
 
Забыли пароль?
Найти на сайте: параметры поиска

Системы антиобледенения

19 июля 2016 - Менеджер
article2536.jpg

Мы давно привыкли к тому, что зима в наших краях не бывает одинаково холодной или теплой: заморозки часто сменяются оттепелью и наоборот. Такое непостоянство приносит немало хлопот, но если жители многоэтажек, переступив порог собственной квартиры, чувствуют себя в безопасности, то обитатели приватного сектора с наступлением зимы вступают в неравный бой с ее последствиями: обильным снегом, обледенением карнизов, водостоков, дорожек, террас, лестниц, атриумов и т. д. Изменить климатические условия, конечно, невозможно, а вот выиграть «ледовую войну» с помощью системы антиобледенения (СА) вполне реально.

При «подходящих» погодных условиях вес сосульки за сутки может увеличиться на несколько десятков килограммов. Таким образом, живописный ледяной конус будет представлять серьезную угрозу для людей. Ну и что, скажут многие, вероятность падения сосульки не слишком велика, да и при случае ее можно сбить подручными средствами. Зачем тратить деньги, устанавливая дорогие системы против образования льда?

Однако проблема обледенения крыши заключается не только в формировании и обрыве массивных ледовых сосулек (хотя и они создают реальную опасность для жизни людей и могут повредить не только автотранспорт, но и архитектурные элементы дома) или сходе снеговых лавин, но и в существенной механической нагрузке на все элементы кровли. Это неминуемо приведет к сокращению срока их службы, а значит, к увеличению затрат на соответствующие ремонтные работы. Забитые льдом водостоки и желоба не способны пропускать возникающую при оттепелях воду, поэтому она или стекает на фасад, или задерживается на поверхности кровли, что грозит протечками со всеми последствиями. Мало кто понимает истинные причины появления наледи - многие уверены, что она образуется на крышах у нерадивых хозяев. Конечно, это не так. Чаще всего виновником является теплоотвод через верхние перекрытия и кровлю, из-за которого температура центральной части кровли оказывается выше уличной, или отсутствие проветриваемых чердачных помещений, которые отведены под жилые. В результате нижний слой снежного покрова на относительно теплой кровле подтапливается, превращаясь в талую воду, которая, стекая в холодные водостоки, замерзает и блокирует дальнейший отвод жидкости. Поэтому мансарды, башенки, всевозможные надстройки, сложные крыши с внутренними углами, горизонтальными площадками и т. д, увы, способствуют формированию снежного покрова и требуют чистки с помощью современной системы антиобледенения.


Системы антиобледененияВ чем суть вопроса

СА предназначена для предотвращения замерзания воды в осенне-зимний период и во время оттепелей при колебании температуры от +5° С до -10°С, а также образования сосулек и наледи (температура ниже -15° С).

При создании таких систем инженеры исходили из соображений, что выгоднее нагреть талую воду, не дав ей замерзнуть, чем растопить уже образовавшийся лед. В этом случае понадобится гораздо меньшая мощность, а значит, и расход электроэнергии станет более экономным. Так что основная задача системы - в течение зимы и межсезонья сопроводить образующуюся на крыше воду до уровня земли, не дав ей замерзнуть на элементах кровли и в водостоках, а заодно исключить протечки, повреждения отделки фасада и крепежей водосточных труб.

Воплощается эта довольно простая по своей сути идея в виде сложного инженерного комплекса. Принцип его работы обобщенно сводится к следующему. В самых «неблагоприятных» местах крыши (желобах, водостоках, ендовах и т. д.), где наиболее часто образуется наледь, и на всем пути следования талой воды укладывается нагревательный кабель с электропитанием от сети напряжением 230 В. Нагревом управляет специальный автоматический терморегулятор, принимающий команды от одного или нескольких датчиков, установленных на кровле. Это могут быть датчики температуры, влажности воздуха и осадков, наличия воды. Как только они сигнализируют, что в атмосфере складываются условия, способствующие образованию льда (а это происходит, как правило, во время выпадения осадков в холодное время года или капельного таяния снежного покрова на основной части крыши во время оттепели), термостат (или программируемый терморегулятор, своего рода домашняя метеостанция) активирует подачу электроэнергии, и греющий кабель начинает выделять тепло. Образующаяся при этом влага беспрепятственно стекает по желобам, лоткам и водостокам.

Обычно система антиобледенения и обогрева кровли и водостоков состоит из нескольких функциональных подсистем. Во-первых, это распределительная сеть. В состав информационно-передающего узла входят компактный распределительный щит, металлические или пластиковые трубы и коробка для прокладки электрических и сигнальных проводов. На эту подсистему ложатся обязанности обеспечивать электропитанием все элементы греющей части и проводить информационные сигналы от датчиков до щита управления.

«Сердцем» антиобледенительного комплекса является центральный узел. Он представляет собой шкаф с размещенными в нем микропроцессором, специальными терморегуляторами, датчиками температуры, контроллерами влажности и таймерами, а также пускорегулирующей и защитной аппаратурой заданной мощности. Автоматическая система управления учитывает все особенности климатических условий региона, степень теплоизоляции и конфигурацию кровли, характер эксплуатации. Кроме того, она регулирует порядок включения и выключения электронагревательных проводов и продолжительность их работы.

Греющая секция представлена сетью соединенных токопроводящих кабелей, надежно защищенных от механических и погодных воздействий высокопрочным изоляционным покрытием. Они должны быть электробезо-пасными, механически прочными, стойкими к солнечным лучам и атмосферным осадкам. Важной составной частью «греющей» подсистемы являются всевозможные крепежные элементы. Они фиксируют нагревательные кабели в заданном месте крыши и в водосточных конструкциях.

Обязательное оснащение системы антиобледенения устройствами защитного отключения (дифференциальными выключателями) гарантирует надежную защиту от утечек тока при повреждении изоляции кабелей. Эти устройства локализуют неисправности, облегчают поиск и восстановление неисправного участка. Кроме того, для предохранения СА от короткого замыкания или долговременных перегрузок применяют термомагнитные автоматические выключатели (однополюсные или трехполюсные).


Стратегия тепла

В основе СА находится распределительный нагреватель (или нагревательная сеть), который состоит из различных типов кабелей: резистивных, саморегулирующихся, зональных, армированных и бронированных. Главная их задача - преобразовывать протекающий по ним электрический ток в тепло.


 Резистивный кабельРезистивный кабель

Основной конструктивный элемент резистивного кабеля - металлический нагревательный провод (жила) с высоким сопротивлением. Он выделяет тепло при подключении напряжения. Жилу покрывают теплостойкая изоляция (из сополимера полипропилена, стекловолокна, слюды, кремнийорганической резины, фторполимеров), экран (дополнительная оберегающая оплетка из меди или нержавеющей стали) и защитные оболочки из стойких к коррозии полимерных материалов (например, компаунда).

На сегодняшний день производители выпускают резистивную продукцию либо одножильной (с одной греющей жилой), либо двухжильной конструкции (одна жила - греющая, вторая - соединительная). Секцию с одножильным проводом подключают к питающей сети с обоих концов, а двухжильный нагреватель -только с одного (на противоположном ставят заглушку, внутри которой соединяются греющая и соединительная жилы). Двухжильные кабели несколько проще одножильных в монтаже, но немного дороже последних.

Резистивные провода выпускают в виде кабельных секций либо проводов в бухтах (барабанах). Секции - это уже готовые изделия, в которых отрезок кабеля фиксированной длины с помощью специальной муфты на за-воде-изготовителе состыковывается с так называемым «холодным концом» - питающим проводом, предназначенным для соединения нагревательного («горячего») кабеля с электрической сетью. Длина «холодных концов» также фиксирована и составляет 0,75-3 м. Концы питающих проводов заводятся в распределительную клеммную коробку, где состыковываются с другими электропроводами, по которым подводится электропитание от силового щита. По сути, нагревательная секция - основной элемент системы антиобледенения, а муфты, соединяющие «холодные» провода с постоянно нагревающимся и остывающим нагревательным кабелем, - самый критичный элемент всей конструкции. От надежности муфт зависит срок службы системы, поэтому производители обычно испытывают нагревательную секцию в весьма жестких условиях. Многие фирмы соединяют нагревательные жилы кабеля с «холодными» проводами с помощью механически отпрессованных втулок. Последние помещаются в пластиковую коробку, а затем заливаются специальной мастикой. Это обеспечивает надежность и герметичность соединения, но готовые секции нельзя резать. Другой вариант - прокладывание греющего кабеля из бухт. Такой кабель нарезают непосредственно на месте укладки, а для подключения проводов питания или других нагревательных секций применяют термоусаживаемые соединительные муфты.

Резистивный кабель нагревается до +65° С. поэтому он растапливает снег и лед довольно быстро. При недостаточной мощности для эффективного обогрева укладку производят в несколько параллельных слоев.

Главным достоинством такой разновидности кабеля можно назвать невысокую цену (20-30 грн. за 1 м). Имеются и недостатки. Один из них - необходимость постоянного ухода и обслуживания. В частности, периодического удаления с крыши мусора хотя бы перед наступлением зимнего сезона, что непросто, если крыша с мягкой кровлей или с крутыми скатами. Другой большой минус резистивных кабелей - фиксированное сопротивление по всей длине секции. То есть, при разных условиях работы отдельных участков кабеля тепловыделение везде остается одинаковым. Представьте себе: один участок секции лежит на чистой крыше, второй - под грудой опавшей листвы, а третий - под толстым слоем снега. Датчики, реагируя на влагу под снежным покровом, включают систему, но эффективно работает лишь тот отрезок, который находится под снегом, остальные же попросту греют воздух, расходуя электроэнергию впустую. А под грудой листвы кабель и вовсе может перегореть.

Производят резистивные модели нагревательных проводов многие компании. Вот некоторые из них: «Специальные системы и технологии», «Теплолюкс» (обе - Россия): Arnold Rak (Германия); Ceilhit (Испания); DEVI (Дания); Ensto (Финляндия); Nelson, Raychem (обе -США); Nexans (Франция); Thermo. KIMA Heating Cable (Швеция) и др.


Саморегулирующийся кабель

В отличие от резистивных, саморегулирующиеся нагревательные провода автоматически меняют свое тепловыделение в зависимости от температуры внешней среды. Причем количество выделяемого тепла варьируется, так сказать, локально: каждый участок кабеля приспосабливается к окружающим именно его условиям. Как это происходит? Нагревательным элементом в саморегулирующихся кабелях служит так называемая матрица, выполненная из полимера с добавлением токопроводящего углеродного материала и расположенная между двумя токоведущими жилами. Когда участок кабеля оказывается в условиях низкой температуры, материал греющего элемента сжимается, сопротивление снижается, ток проходит через матрицу, и та интенсивно выделяет тепловую энергию. То есть, на холодном куске кабеля ток течет не вдоль жил, а поперек - от одной жилы к другой. При повышении температуры электрическое сопротивление матрицы становится очень высоким, что приводит к резкому снижению мощности тепловыделения. Работа кабелей меняется и в зависимости от того, в какой физической среде находится кабель, - например, в талой воде или на воздухе. Для эффективной работы систем в наших климатических условиях, по мнению специалистов, достаточно кабеля с удельным тепловыделением при 0°С - 36 Вт/м в талой воде и 18 Вт/м на воздухе.

Матрица и токопроводящие жилы такого нагревательного провода надежно укрыты электроизоляционными и защитными оболочками, а также металлическим экраном. Внешнюю оплетку изготавливают из стойких к ультрафиолетовому излучению материалов - кремнийор-ганического каучука и фторполимерных соединений. Саморегулирующийся «нагреватель» можно нарезать секциями определенной длины - от 20 см до нескольких десятков метров. Такой кабель подключают к источнику питания с одного конца, при его применении в несложных СА не требуется дополнительная аппаратура.

Существенный недостаток моделей данного типа - высокая стоимость.

Саморегулирующиеся кабели производят компании ЕЬесо (Швеция); DEVI (Дания); Heat Trace (Великобритания); Isopad (Голландия); Nelson, Raychem, Thermon (все - США); Nexans (Франция) и прочие.


Зональный кабельЗональный кабель

Тепловыделяющим элементом зонального кабеля является спираль из проволоки с высоким сопротивлением, намотанная на две изолированные токопроводящие жилы. Эта спираль, попеременно соединяясь через контактные окна то с одной, то с другой токопроводящей жилой, образует параллельные нагревательные элементы - зоны. Каждая зона представляет собой независимый нагреватель длиной около 1 м. В состав этой конструкции также входят изоляция, металлический экран и защитная оболочка. Питание к кабелю подключается с одного конца.

Тепловыделение зонального кабеля не зависит от температуры окружающей среды. Для обеспечения длительной и бесперебойной работы необходимо точно соблюдать расчетные условия теплоотдачи, чтобы не вызвать перегрева.

По принципу действия зональные модели аналогичны резистивным. Однако их конструкция позволяет нарезать кабели требуемой длины соответственно величине шага зонных контактов. Это позволяет экономно расходовать кабель. Кроме того, участок до первого зонного контакта можно использовать в качестве «холодного» монтажного конца. Удельное тепловыделение провода такого типа составляет от 15 до 70 Вт/м, оно жестко фиксировано и не зависит от внешних условий.

Лидерами среди производителей зональных кабелей считаются бренды Heat Trace (Великобритания); Raychem, Thermon (оба - США).


Армированный кабель

Его тепловыделяющие элементы - две металлические жилы с высоким сопротивлением, заключенные в изоляцию из жесткого и теплостойкого пластика. Кабель надежно защищен оболочкой из атмосферостойкого компаунда и бронирующей оплеткой из стальных проволок. Плоская форма нагревателя и стальная оплетка гарантируют улучшенную теплопередачу от кабеля к обогреваемым поверхностям. Линейная мощность обогрева составляет 30 Вт/м. Двухжильная конструкция кабеля обеспечивает подключение нагревательной секции с монтажными концами только с одной стороны. Армированные модели применяют в основном для обогрева простых по конструкции и небольших по размерам водосточных систем.


Бронированный кабель

Его тепловыделяющий элемент - металлическая жила. По устройству, принципу действия и характеристикам такие кабели аналогичны резистивным. Отличает бронированные модели высокая допустимая температура на жиле (до 150°С) и механическая прочность кабеля. Последний «одет» в двухслойную броню из стальных оцинкованных проволок, обеспечивающую ему защиту от механических повреждений и повышенную линейную мощность.

Устройство провода позволяет регулировать длину секции в пределах 1-2 м непосредственно на объекте. Производители выпускают кабели в одно- и двухжильном исполнении. Прочная оболочка гарантирует крепление нагревателя в водостоках без использования тросов.

Линейная мощность обогрева бронированных моделей составляет 20-45 Вт/м. Выпускают его компании «СОТ» (Россия); Nexans (Франция).


Кто рулит процессом?


Существует три способа управления СА: ручной, полуавтоматический и автоматический.

Первый применяют нечасто, преимущественно для простых случаев (например, если СА оборудованы лишь водостоки). Хозяевам дома нужно самостоятельно следить за погодой, чтобы не пропустить начало оттепели. Это не очень удобно. Если включить СА с опозданием, когда кровля, карнизные стоки и т. д. уже покроются наледью, это приведет к значительному перерасходу электроэнергии. Либо, того хуже, требуемый результат не будет достигнут.

Полуавтоматическое управление работой системы осуществляет стандартный термостат. Как правило, таким управлением оснащают довольно простые по форме небольшие крыши. Прибор активизирует обогрев кровли в диапазоне температур, наиболее благоприятном для образования наледи и сосулек (например, от -10°С до +3°С). Включение и выключение СА происходит по сигналу датчика температуры, представляющего собой цифровой термометр. Этот прибор обычно закрепляют в самом «неблагополучном» (с точки зрения температурного режима) участке кровли. Сигнал от датчика передается на блок управления. Главный недостаток подобного способа в том, что термостат, реагируя только на понижение температуры окружающей среды, может включить систему даже в сухую погоду, когда нет риска образования наледи. Такая ошибка приводит к перерасходу электроэнергии. Кроме того, при некоторых метеоусловиях термостат может пропустить момент образования наледи. Например, высокая влажность в туманную погоду или мокрый снег могут стать причиной обледенения кровли и за пределами выставленного диапазона температур. В такой ситуации следует включать СА вручную.

Для управления антиобледенительной системой на сложных кровлях рекомендуется устанавливать программируемый терморегулятор, часто называемый метеостанцией. В нем, кроме датчиков температуры, есть датчики наличия влаги и контроля осадков. «Метеостанции» собирают и анализируют информацию о температуре и влажности, после чего автоматически выбирают режим работы терморегулятора. Кроме того, отслеживаются нарушения в работе системы - о них сообщают звуковой сигнал и текстовая информация на жидкокристаллическом дисплее терморегулятора.

Диапазон температур, при котором существует угроза возникновения наледи и, следовательно, необходимо задействовать кабельный обогрев, выставляется на панели терморегулятора. Эта система работает по более сложному алгоритму, чем простой термостат. Если температура на улице соответствует заданному диапазону и датчики зафиксировали появление влаги или осадков, терморегулятор автоматически включает систему. Как только потеплеет, а агрегаты «отрапортуют», что осадков и льда нет, система перейдет в «режим ожидания».

Датчик температуры устанавливается в тени, в продуваемом месте, вдали от источников тепла, кондиционеров, дымоходов, чтобы измерения носили наиболее объективный характер. Контроллер осадков лучше всего расположить на открытом месте, чтобы сверху ничего не нависало. Желательно выбрать место установки так, чтобы при сильном ветре выпавший снег не сдувало с датчика. Наконец, датчик воды ставится в самом низком месте водоотводящей системы. Не следует сбрасывать со счетов и расположение приборов по сторонам света. Так, датчик воды лучше ставить на южную сторону, ведь именно там при оттепели начинают таять снег и лед. На загородный дом, как правило, монтируют один комплект автоматики.

Рейтинг: 0 Голосов: 0 267 просмотров
Комментарии (0)

Нет комментариев. Ваш будет первым!

Добавить комментарий